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JP4714934B2 - Photogrammetry method and photogrammetry program - Google Patents
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JP4714934B2 - Photogrammetry method and photogrammetry program - Google Patents

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Description

本発明は、写真撮影によって得た一枚の2次元画像データから直方体形状の建物の各部の位置座標や屋根の傾斜角度を得るための写真測量方法及び写真測量プログラムに関する。
The present invention relates to a photogrammetry method and a photogrammetry program for obtaining the position coordinates of each part of a rectangular parallelepiped building and the inclination angle of a roof from one piece of two-dimensional image data obtained by photography.

近年、エネルギー需要の増大や地球温暖化等の環境問題に対処するために太陽光発電システムの研究・開発が盛んに行われるようになってきている。
一般的な太陽発電システムは、太陽電池パネルを複数並べて太陽電池アレイとして、日の当たる建物の屋根の上などに設置しているが、その発電量は、太陽の位置や周囲の建物等の障害物によって大きく影響される。
In recent years, research and development of photovoltaic power generation systems have been actively conducted in order to cope with environmental problems such as an increase in energy demand and global warming.
A typical solar power generation system has multiple solar panels arranged as a solar cell array on the roof of a building that is exposed to sunlight. However, the amount of power generated depends on the position of the sun and the surrounding buildings. It is greatly influenced by things.

従って、このような太陽光発電システムの発電量を予測するためには、システムが設置されている場所の緯度や経度、方角、及び、太陽電池パネルが傾斜した屋根の上に設置されている場合にはその傾斜角度等の情報が必要となる。   Therefore, in order to predict the power generation amount of such a solar power generation system, the latitude, longitude, direction of the place where the system is installed, and the case where the solar cell panel is installed on an inclined roof Requires information such as the inclination angle.

従来では、太陽光発電システムが設置されている建物の位置の座標や屋根の傾斜角のデータは、建物の図面から読み取る方法の他、例えば、特許文献1に記載されているような、異なる位置から撮影した複数枚の写真(ステレオ写真)に基づいて算出する方法から得ていた。
特開2002−31527
Conventionally, the coordinates of the position of the building where the photovoltaic power generation system is installed and the data of the inclination angle of the roof are different from the method of reading from the drawing of the building, for example, as described in Patent Document 1 It was obtained from a method of calculating based on a plurality of photographs (stereo photographs) taken from.
JP2002-31527

図面から読み取る方法については、図面作成後に建物の増築や改築等の変更が行われると確認する手段がなく、また、ステレオ写真から算出する方法では、複数の位置から写真撮影した鮮明な画素情報を取り扱うために、膨大な画像データが必要となるとともに、複雑な計算処理を必要とする問題があった。   As for the method of reading from the drawing, there is no means to confirm that the building is expanded or renovated after the drawing is created, and in the method of calculating from the stereo photograph, clear pixel information taken from a plurality of positions is obtained. In order to handle it, there is a problem that enormous amount of image data is required and complicated calculation processing is required.

そこで、本発明は、大半の建物が直方体の輪郭を有していることに着目し、一枚の写真の画像データから簡単に建物各部の位置座標や屋根の傾斜角を算出することができる写真測量方法及び写真測量プログラムを提供することを目的とする。
Therefore, the present invention pays attention to the fact that most buildings have a rectangular parallelepiped outline, and the photo can easily calculate the position coordinates of each part of the building and the inclination angle of the roof from the image data of one photo. The purpose is to provide a surveying method and a photogrammetry program.

前記目的のために提供される、本発明の写真測量方法は、建物の直方体状部分の2つの側面が見える位置から撮影された一枚の写真画像にエッジ抽出処理を行って、建物のワイヤフレームを作成する第1のステップと、前記ワイヤフレームをコンピュータのモニタ画面に表示する第2のステップと、仮想的な空間座標系において設定した基準直方体の各頂点の座標値を、前記モニタ画面上に仮想的に設定した、左右2つの消失点を有する透視座標系上の座標値に座標変換して、前記基準直方体の透視図を前記モニタ画面上に前記建物のワイヤフレームと合成して表示する第3のステップと、前記空間座標系に対して、前記基準直方体の向きを回転させる操作と、幅、高さ、奥行きの3方向の長さを伸縮させる操作と、前記透視座標系の左右両側2つの消失点の位置を移動させる操作とをそれぞれ行うことにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの直方体部分に、前記基準直方体の各稜線を一致させる第4のステップと、前記モニタ画面上で前記建物のワイヤフレームの直方体部分と前記基準立方体の各稜線が一致したときの前記空間座標系に対する基準直方体の各頂点の座標値により、前記建物の直方体部分の前記空間座標系における位置を決定する第5のステップと、前記空間座標系に対して、前記基準直方体の上面の周囲の稜線の一つを軸として前記上面を回転操作することにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの屋根部分に、前記基準直方体の上面を一致させる第6のステップと、前記空間座標系に対する前記基準直方体上面の傾斜角度から前記建物の屋根の傾斜角度を決定する第7のステップとからなるものである。
The photogrammetry method of the present invention provided for the above-mentioned purpose is to perform edge extraction processing on a single photographic image taken from a position where two side surfaces of a rectangular parallelepiped portion of a building can be seen, and to construct a wire frame of the building A second step of displaying the wire frame on a computer monitor screen, and a coordinate value of each vertex of a reference cuboid set in a virtual spatial coordinate system on the monitor screen. A coordinate value is converted into a coordinate value on a perspective coordinate system having two vanishing points on the left and right sides set virtually, and a perspective view of the reference rectangular parallelepiped is displayed on the monitor screen in combination with the wire frame of the building. 3, an operation of rotating the direction of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system, an operation of expanding / contracting the length in the three directions of width, height, and depth, and both the left and right sides of the perspective coordinate system A fourth step of causing each ridge line of the reference rectangular parallelepiped to coincide with a rectangular parallelepiped portion of the wire frame of the building displayed on the monitor screen by performing an operation of moving the positions of two vanishing points, respectively. The spatial coordinates of the rectangular parallelepiped portion of the building according to the coordinate values of the vertices of the reference rectangular parallelepiped relative to the spatial coordinate system when the cuboid portion of the wireframe of the building and the ridges of the reference cube coincide on the monitor screen A fifth step of determining a position in the system, and display on the monitor screen by rotating the upper surface about one of the ridgelines around the upper surface of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system. A sixth step of aligning the upper surface of the reference rectangular parallelepiped with the roof portion of the wireframe of the building that is being used, and the space coordinate system It is made of a seventh step of determining the inclination angle of the roof of the building from the inclination angle of the quasi-rectangular top surface.

また、本発明の写真測量プログラムは、コンピュータに、建物の直方体状部分の2つの側面が見える位置から撮影された一枚の写真画像にエッジ抽出処理を行わせ、前記建物のワイヤフレームを作成させる第1のステップと、前記ワイヤフレームを前記コンピュータのモニタ画面に表示させる第2のステップと、前記コンピュータのメモリに記憶された仮想的な空間座標系において設定した基準直方体の各頂点の座標値を前記メモリから読み出し、前記モニタ画面上に仮想的に設定した、左右2つの消失点を有する透視座標系上の座標値に座標変換して、前記基準直方体の透視図を前記モニタ画面上に前記建物のワイヤフレームに合成して表示させる第3のステップと、前記コンピュータの操作部の操作に応答して、前記空間座標系に対して、前記基準直方体の向きを回転させ、幅、高さ、奥行きの3方向の長さを伸縮させ、前記透視座標系の左右両側2つの消失点の位置を移動させて、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの直方体部分に、前記基準直方体の各稜線を一致させる第4のステップと、前記モニタ画面上で前記建物のワイヤフレームの直方体部分と前記基準立方体の各稜線が一致したときの前記空間座標系に対する前記基準直方体の各頂点の座標値を前記メモリに記憶し、前記各座標値により、前記建物の直方体部分の空間座標系における位置を決定する第5のステップと、前記操作部の操作に応答して、前記基準直方体の上面の周囲の稜線の一つを軸として前記上面を回転操作することにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの屋根部分に、前記基準直方体の上面を一致させる第6のステップと、前記モニタ画面上で、前記建物のワイヤフレームの屋根部分に前記基準直方体の上面が一致したときの前記空間座標系に対する前記基準直方体上面の傾斜角度を前記メモリに記憶し、前記傾斜角度により前記空間座標系における前記建物の屋根の傾斜角度を決定する第7のステップとを実行させるようにしたものである。   Also, the photogrammetry program of the present invention causes a computer to perform edge extraction processing on a single photographic image taken from a position where two side surfaces of a rectangular parallelepiped portion of a building can be seen, and create a wire frame of the building A first step; a second step of displaying the wire frame on a monitor screen of the computer; and a coordinate value of each vertex of a reference cuboid set in a virtual spatial coordinate system stored in the memory of the computer. Read from the memory and perform coordinate conversion to a coordinate value on a perspective coordinate system having two left and right vanishing points virtually set on the monitor screen, and a perspective view of the reference rectangular parallelepiped on the monitor screen In response to the operation of the operation unit of the computer, the third step of combining and displaying the wire frame on the spatial coordinate system The direction of the reference cuboid is rotated, the length in three directions of width, height, and depth is expanded and contracted, and the positions of the two vanishing points on both the left and right sides of the perspective coordinate system are moved and displayed on the monitor screen. A fourth step of matching each ridgeline of the reference cuboid to a rectangular parallelepiped part of the wireframe of the building, and a cuboid part of the wireframe of the building and each ridgeline of the reference cube on the monitor screen A coordinate value of each vertex of the reference rectangular parallelepiped relative to the spatial coordinate system is stored in the memory, and a position of the rectangular parallelepiped portion of the building in the spatial coordinate system is determined by the coordinate values; and The building displayed on the monitor screen by rotating the upper surface around one of the ridgelines around the upper surface of the reference cuboid in response to the operation of the operation unit A spatial coordinate system when the upper surface of the reference rectangular parallelepiped coincides with the roof portion of the wire frame of the building on the monitor screen in a sixth step of aligning the upper surface of the reference rectangular parallelepiped with the roof portion of the wire frame; The inclination angle of the upper surface of the reference rectangular parallelepiped is stored in the memory, and the seventh step of determining the inclination angle of the roof of the building in the spatial coordinate system based on the inclination angle is executed.

本発明によれば、建物各部の位置座標や屋根の角度を一枚の写真画像に基づいて容易に算出することができるので、建物各部の位置座標をステレオ写真画像から算出する場合のように、複数の位置から写真撮影を行う必要がない。   According to the present invention, the position coordinates of each part of the building and the angle of the roof can be easily calculated based on one photo image, so that the position coordinates of each part of the building are calculated from the stereo photo image, There is no need to take photos from multiple locations.

また、本発明は、実写した画像データに対して、幾何学的な計算手法で処理を行っているため、従来のステレオ写真画像処理のような膨大な画素に対し、複数枚の画素データどうしを比較演算するような処理を必要としないので、ノイズが発生しにくく、建物各部の位置座標や屋根の傾斜角度を高い精度で簡単に求めることができる。   In addition, since the present invention processes the actual image data by a geometric calculation method, a plurality of pieces of pixel data are processed with respect to an enormous number of pixels as in the conventional stereo photo image processing. Since a process for performing a comparison operation is not required, noise is hardly generated, and the position coordinates of each part of the building and the inclination angle of the roof can be easily obtained with high accuracy.

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は、本発明を実施するための写真測量システムの概略構成図であって、写真測量システム1は、本実施形態においては、バスライン2により相互に接続されたCPU3、記憶部としてのメモリ4、ハードディスク等の外部記憶装置5、入力インターフェイス6、出力インターフェイス7、入力インターフェイス6に接続される操作部としてのキーボード8やマウス9、出力インターフェイス7に接続されるモニタ10やプリンタ11等を有しており、汎用のパーソナルコンピュータを利用して構成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a photogrammetry system for carrying out the present invention. In this embodiment, a photogrammetry system 1 includes a CPU 3 and a memory serving as a storage unit connected to each other by a bus line 2. 4. An external storage device 5 such as a hard disk, an input interface 6, an output interface 7, a keyboard 8 and a mouse 9 as an operation unit connected to the input interface 6, a monitor 10 and a printer 11 connected to the output interface 7, etc. It is configured using a general-purpose personal computer.

また、入力インターフェイス6には、写真画像データを取り込むためのデジタルカメラ12やスキャナ13、ビデオ14等の機器が接続できるようになっている。   The input interface 6 can be connected to devices such as a digital camera 12, a scanner 13, and a video 14 for capturing photographic image data.

外部記憶装置5には、本システムを動作させるためのOS(Operating System)の他、写真測量プログラムが格納されていて、CPU3が写真測量プログラムを外部記憶装置5からメモリ4に読み出して実行することにより、パーソナルコンピュータを写真測量システム1として動作させるようにしている。   In addition to the OS (Operating System) for operating this system, the external storage device 5 stores a photogrammetry program, and the CPU 3 reads the photogrammetry program from the external storage device 5 to the memory 4 and executes it. Thus, the personal computer is operated as the photogrammetry system 1.

図1において、メモリ4はRAM(Random Access Memory)で構成されており、図示していないが、バスライン2には、BIOS等を格納したROM(Read Only Memory)も接続されている。   In FIG. 1, the memory 4 is composed of a RAM (Random Access Memory). Although not shown, the bus line 2 is also connected to a ROM (Read Only Memory) storing a BIOS or the like.

次に、写真測量システム1が行う処理の手順について説明する。写真測量システム1で扱う建物の写真画像データは、デジタルカメラ12で撮影した画像や光学カメラで撮影した写真をスキャナ13で取り込んだ画像、あるいは、ビデオ14から取り込んだデジタル画像データであり、壁面が直方体状の建物を対象としている。
Next, a procedure of processing performed by the photogrammetry system 1 will be described. The building photographic image data handled by the photogrammetry system 1 is an image captured by the digital camera 12 or an image captured by the optical camera with the scanner 13 or digital image data captured from the video 14 and has a wall surface. The target is a rectangular parallelepiped building.

写真画像データは、写真測量の対象となる建物をその直方体状部分の2つの側面が見える位置から撮影したもので、入力インターフェイス6を介して写真測量システム1に取り込み、外部記憶装置5に保存しておく。   The photographic image data is taken from the position where the two sides of the rectangular parallelepiped portion can be seen, and is taken into the photogrammetry system 1 via the input interface 6 and stored in the external storage device 5. Keep it.

図2は、写真測量システム1が行う処理フローを示すものであって、写真測量システム1の外部記憶装置5にインストールされている写真測量プログラムが起動されると、この外部記憶装置5に保存されている写真画像データがメモリ4に読み込まれてエッジ抽出処理が実行され、前記写真画像のワイヤフレームが作成される。(ステップS1)
FIG. 2 shows a processing flow performed by the photogrammetry system 1. When the photogrammetry program installed in the external storage device 5 of the photogrammetry system 1 is started, the photogrammetry system 1 is saved in the external storage device 5. The photograph image data being read is read into the memory 4 and edge extraction processing is executed to create a wire frame of the photograph image. (Step S1)

本実施形態においては、メモリ4に読み込まれた写真画像は、まず、出力インターフェイス7を介してモニタ10に表示され、本発明における操作部としてのキーボード8やマウス9からのエッジ抽出処理開始の指令入力によって、写真測量プログラムは写真画像データのエッジ抽出処理を実行し、建物写真の輪郭をワイヤフレームとしてモニタ10に表示する。(ステップS2)   In the present embodiment, the photographic image read into the memory 4 is first displayed on the monitor 10 via the output interface 7, and an instruction to start edge extraction processing from the keyboard 8 or the mouse 9 as the operation unit in the present invention. Upon input, the photogrammetry program executes edge extraction processing of photographic image data, and displays the outline of the building photograph on the monitor 10 as a wire frame. (Step S2)

図3は、モニタ10の画面に表示される、一般的な切り妻型の屋根を有する建物のワイヤフレームであって、2点透視図のように表示されており、ワイヤフレームの各頂点をA,B,C,F,G,H,I,Jとすると、線分AF と線分BCの延長線上に消失点D1が存在し、また線分FHと線分CGの延長線上に消失点D2が存在する。これらの消失点D1,D2の位置は、建物の大きさや、建物と視点(カメラ位置)との間の距離によって変化する。   FIG. 3 is a wire frame of a building having a general gable roof that is displayed on the screen of the monitor 10 and is displayed as a two-point perspective view. , B, C, F, G, H, I, J, the vanishing point D1 exists on the extension line of the line segment AF and the line segment BC, and the vanishing point D2 exists on the extension line of the line segment FH and the line segment CG. Exists. The positions of these vanishing points D1 and D2 vary depending on the size of the building and the distance between the building and the viewpoint (camera position).

本実施形態の写真測量システム1においては、操作部としての、キーボード8またはマウス9の操作によって、建物写真の画像にワイヤフレームの一部または全体を合成してモニタ10の画面に表示したり、ワイヤフレームのみを表示させることが選択できるようになっている。図4は、モニタ10の画面に建物写真の画像と、その直方体部分のみのワイヤフレームとを合成して表示している状態を示している。   In the photogrammetry system 1 of the present embodiment, by operating the keyboard 8 or the mouse 9 as an operation unit, a part or the whole of the wire frame is synthesized with the image of the building photograph and displayed on the screen of the monitor 10. You can choose to display only the wireframe. FIG. 4 shows a state in which the image of the building photograph and the wire frame of only the rectangular parallelepiped portion are combined and displayed on the screen of the monitor 10.

次に、写真測量プログラムは、メモリ4内に仮想的な基準直方体を設定し、モニタ10の画面に前記基準直方体を2点透視法による透視図として、ワイヤフレームと合成して表示する。(ステップS3)   Next, the photogrammetry program sets a virtual reference cuboid in the memory 4 and displays the reference cuboid on the screen of the monitor 10 in combination with a wire frame as a perspective view by a two-point perspective method. (Step S3)

この基準直方体は、図5に示すように空間座標系の一つであるデカルト座標系(x,y,z)内で初期形状がa,b,c,d,e,f,g,h を頂点とする立方体として、各頂点の座標値がメモリ4に記憶される。   As shown in FIG. 5, this standard rectangular parallelepiped has initial shapes a, b, c, d, e, f, g, h in a Cartesian coordinate system (x, y, z) which is one of the spatial coordinate systems. The coordinate value of each vertex is stored in the memory 4 as a cube as a vertex.

図6は、前記基準直方体がデカルト座標系から透視座標系に座標変換されてモニタ10の画面に透視図として表示された状態を示すものであって、この透視図においては、基準直方体の稜線adと稜線bcの延長線上の交点に消失点d1が、稜線dhと稜線cgの延長線上の交点に消失点d2が存在する。   FIG. 6 shows a state in which the reference cuboid is transformed from a Cartesian coordinate system to a perspective coordinate system and displayed on the screen of the monitor 10 as a perspective view. In this perspective view, the ridge line ad of the reference cuboid is shown. And vanishing point d1 exists at the intersection point on the extension line of ridge line bc, and vanishing point d2 exists at the intersection point on the extension line of ridge line dh and ridge line cg.

このようにして、透視図としてモニタ10の画面に表示されている基準直方体は、操作部としての、キーボード8やマウス9により、図7に示すように、デカルト座標系の各座標軸(x,y,z)回りに向きを回転する操作、図8に示すように、初期形状の基準直方体a,b,c,d,e,f,g,hを基準直方体a',b',c',d',e',f',g',h'にデカルト座標系で各座標軸 (x,y,z)方向に伸縮拡大する操作を行うことができ、このような変更が行われると、写真測量プログラムは、メモリ4に記憶されている基準直方体のデカルト座標系における各頂点の座標値を更新するとともに、これらの座標値を透視座標系における座標値に座標変換してモニタ10の画面上に透視図として表示する。   In this way, the reference rectangular parallelepiped displayed on the screen of the monitor 10 as a perspective view is displayed on the coordinate axes (x, y) of the Cartesian coordinate system as shown in FIG. , z) an operation of rotating the direction around, as shown in FIG. 8, the reference rectangular parallelepiped a, b, c, d, e, f, g, h of the initial shape is converted into the reference rectangular parallelepiped a ′, b ′, c ′, You can perform operations to expand and contract in the direction of each coordinate axis (x, y, z) in the Cartesian coordinate system on d ', e', f ', g', h '. The surveying program updates the coordinate values of the vertices in the Cartesian coordinate system of the reference cuboid stored in the memory 4, and converts these coordinate values into coordinate values in the perspective coordinate system and displays them on the screen of the monitor 10. Display as a perspective view.

モニタ10の画面上に透視図として表示された基準直方体は、図9に示すように操作部の操作によって、左右両側の消失点の位置d1、d2を位置d1'、d2'に変えることができるようになっており、この操作によって、デカルト座標系と透視座標系の対応関係を変更することができる。   The reference cuboid displayed as a perspective view on the screen of the monitor 10 can change the positions d1 and d2 of the vanishing points on the left and right sides to positions d1 ′ and d2 ′ by operating the operation unit as shown in FIG. With this operation, the correspondence between the Cartesian coordinate system and the perspective coordinate system can be changed.

前述したように操作部を操作して、モニタ10の画面に合成して表示されている建物の写真画像データのワイヤフレームの直方体部分の線分に一致するように、基準直方体の向きの回転、伸縮を行うとともに、モニタの表示画面上の建物のワイヤフレームの直方体部分の上下の稜線に合わせて、基準直方体の上下の稜線の傾きを調整する。   By operating the operation unit as described above, rotation of the reference rectangular parallelepiped direction so as to coincide with the line segment of the rectangular parallelepiped portion of the wire frame of the building photographic image data displayed on the screen of the monitor 10, In addition to expanding and contracting, the inclination of the upper and lower ridge lines of the reference cuboid is adjusted according to the upper and lower ridge lines of the rectangular parallelepiped portion of the wire frame of the building on the display screen of the monitor.

このような操作により、透視図として表示されている基準直方体の左右の消失点d1',d2'が建物のワイヤフレーム画像の左右の消失点D1,D2に一致し、モニタ10の画面に設定される仮想的な透視座標系が特定されるともに、建物の直方体部分のデカルト座標系における各頂点の座標値が、これに一致させた基準直方体の各頂点a,b,c,d,e,f,g,hの座標値として決定される。(ステップS5)   By such an operation, the left and right vanishing points d1 ′ and d2 ′ of the reference rectangular parallelepiped displayed as the perspective view coincide with the left and right vanishing points D1 and D2 of the wire frame image of the building, and are set on the screen of the monitor 10. A virtual perspective coordinate system is specified, and the coordinate values of each vertex in the Cartesian coordinate system of the rectangular parallelepiped part of the building match each vertex a, b, c, d, e, f of the reference rectangular parallelepiped. , g and h are determined as coordinate values. (Step S5)

次に、建物の屋根の傾斜角を求める。この操作は、操作部から操作することによって、図10に示すように、モニタ10の画面上で、建物の直方体部分のワイヤフレーム画像と一致させた基準直方体の上面a',d',e',h'を、稜線a',d'を軸に角度θ回転させて傾斜面a',d',i',j'としてワイヤフレーム表示されている屋根面に一致させる。(ステップS6)   Next, the inclination angle of the roof of the building is obtained. This operation is performed from the operation unit, as shown in FIG. 10, on the screen of the monitor 10, the upper surfaces a ′, d ′, e ′ of the reference rectangular parallelepiped matched with the wire frame image of the rectangular parallelepiped portion of the building. , h ′ are rotated by an angle θ about the ridges a ′, d ′ to coincide with the roof surface displayed as a wire frame as inclined surfaces a ′, d ′, i ′, j ′. (Step S6)

こうして、モニタ10の画面において、屋根面に基準直方体の上面が一致したときの上面の傾斜角度をデカルト座標系において算出して屋根の傾斜角度θを決定する。(ステップS7)   Thus, the inclination angle θ of the roof is determined by calculating the inclination angle of the upper surface when the upper surface of the reference rectangular parallelepiped coincides with the roof surface in the Cartesian coordinate system on the screen of the monitor 10. (Step S7)

次に、図11は、2点透視法により表示された寄せ棟の屋根の建物を示す図である。
このような形状の屋根の場合は、図12に示すように、操作部の操作によって、モニタ10の画面上で基準直方体の上面を稜線a'd'回りに上方に回転させるとともに、線分i,jの中点をkとして、一点鎖線の補助線a'kと補助線d'kを表示させて、稜線a'd'に対して線分ijを平行に接近・離間調整し、これらの一点鎖線a'k,d'kをモニタ10の画面に基準直方体と合成して表示されている屋根のワイヤフレームの両側の稜線に一致させる。
Next, FIG. 11 is a figure which shows the building of the roof of the approaching ridge displayed by the two-point perspective method.
In the case of the roof having such a shape, as shown in FIG. 12, by operating the operation unit, the upper surface of the reference rectangular parallelepiped is rotated upward around the ridge line a′d ′ on the screen of the monitor 10, and the line segment i , j is set as k, and the auxiliary line a'k and the auxiliary line d'k of the alternate long and short dash line are displayed, and the line segment ij is adjusted to approach and separate in parallel to the ridge line a'd '. The alternate long and short dash lines a′k and d′ k are made to coincide with the ridge lines on both sides of the wire frame of the roof displayed by combining with the reference rectangular parallelepiped on the screen of the monitor 10.

このような操作により、寄せ棟の屋根の場合においても、切り妻型の屋根の場合と同様にしてデカルト座標系における屋根の各部分の傾斜角度を決定することができる。   By such an operation, even in the case of the roof of the approaching ridge, the inclination angle of each portion of the roof in the Cartesian coordinate system can be determined in the same manner as in the case of the gable roof.

また、図13に示すように、複数の棟を組み合わせた形状の建物においては、図14に示すように各棟毎にワイヤフレーム表示をして、それぞれの部分毎に基準直方体を合わせて前述した操作を同様に行うことにより、建物の各部分の配置や屋根の各部分の傾斜を決定することができる。   Also, as shown in FIG. 13, in a building having a combination of a plurality of ridges, a wire frame is displayed for each ridge as shown in FIG. By performing the operation in the same manner, the arrangement of each part of the building and the inclination of each part of the roof can be determined.

本発明の1実施形態における写真測量システムの概略ブロック図である。It is a schematic block diagram of the photogrammetry system in one Embodiment of this invention. 本発明の1実施形態における写真測量システムの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the photogrammetry system in one Embodiment of this invention. モニタ画面に2点透視法で描かれた透視図のように表示されたワイヤフレームを示す図である。It is a figure which shows the wire frame displayed like the perspective view drawn by the two-point perspective method on the monitor screen. モニタ画面に建物の写真画像とワイヤフレームの直方体部分とが合成して表示された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the photographic image of the building and the rectangular parallelepiped part of the wire frame were combined and displayed on the monitor screen. デカルト座標系において表示された基準直方体を示す図である。It is a figure which shows the reference | standard cuboid displayed in the Cartesian coordinate system. 2点透視法により描かれた参照6面体を示す図である。It is a figure which shows the reference hexahedron drawn by the two-point perspective method. 2点透視法により表示された空間内での参照6面体の回転を示す図である。It is a figure which shows rotation of the reference hexahedron in the space displayed by the two-point perspective method. 2点透視法により表示された空間内での参照6面体の伸縮変形を示す図である。It is a figure which shows the expansion-contraction deformation | transformation of the reference hexahedron in the space displayed by the two-point perspective method. 2点透視法によりワイヤフレーム表示された参照6面体と建物の消失点を一致させる操作を説明する図である。It is a figure explaining the operation which makes the vanishing point of a reference hexahedron displayed on a wire frame by the two-point perspective method coincide with the vanishing point of a building. ワイヤフレーム表示された建物の屋根の傾斜に参照6面体の上面を一致させて屋根の傾斜角を求める操作を説明する図である。It is a figure explaining operation which makes the upper surface of a reference hexahedron match the inclination of the roof of the building displayed with the wire frame, and calculates the inclination angle of the roof. 2点透視法により表示された寄せ棟の屋根の建物を示す図である。It is a figure which shows the building of the roof of the near building displayed by the two-point perspective method. 寄せ棟の屋根の場合の屋根の傾斜を求める方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating | requiring the inclination of the roof in the case of the roof of a group building. 2点透視法により表示された複雑な形状の建物の透視図である。It is a perspective view of the complex-shaped building displayed by the two-point perspective method. 図13の建物をワイヤフレーム表示した図である。It is the figure which displayed the building of FIG. 13 by the wire frame.

本発明は、建物に設置される太陽光発電システムの発電量の予測に用いることができる他、建物の陰による日照状態の予測や建物間を通過する風の向き等の予測にも応用することができる。   The present invention can be used for predicting the amount of power generated by a photovoltaic power generation system installed in a building, and can also be applied to predicting sunlight conditions behind a building and the direction of wind passing between buildings. Can do.

本発明の写真測量システムの1実施形態における概略ブロック図である。It is a schematic block diagram in one Embodiment of the photogrammetry system of this invention. 本発明の写真測量システムの処理フローを示す図である。It is a figure which shows the processing flow of the photogrammetry system of this invention. モニタ画面に2点透視法で描かれた透視図のように表示されたワイヤフレームを示す図である。It is a figure which shows the wire frame displayed like the perspective view drawn by the two-point perspective method on the monitor screen. モニタ画面に建物の写真画像とワイヤフレームの直方体部分とが合成して表示された状態を示す図である。It is a figure which shows the state by which the photographic image of the building and the rectangular parallelepiped part of the wire frame were combined and displayed on the monitor screen. デカルト座標系において表示された基準直方体を示す図である。It is a figure which shows the reference | standard cuboid displayed in the Cartesian coordinate system. 2点透視法により描かれた参照6面体を示す図である。It is a figure which shows the reference hexahedron drawn by the two-point perspective method. 2点透視法により表示された空間内での参照6面体の回転を示す図である。It is a figure which shows rotation of the reference hexahedron in the space displayed by the two-point perspective method. 2点透視法により表示された空間内での参照6面体の伸縮変形を示す図である。It is a figure which shows the expansion-contraction deformation | transformation of the reference hexahedron in the space displayed by the two-point perspective method. 2点透視法によりワイヤフレーム表示された参照6面体と建物の消失点を一致させる操作を説明する図である。It is a figure explaining the operation which makes the vanishing point of a reference hexahedron displayed on a wire frame by the two-point perspective method coincide with the vanishing point of a building. ワイヤフレーム表示された建物の屋根の傾斜に参照6面体の上面を一致させて屋根の傾斜角を求める操作を説明する図である。It is a figure explaining operation which makes the upper surface of a reference hexahedron match the inclination of the roof of the building displayed with the wire frame, and calculates the inclination angle of the roof. 2点透視法により表示された寄せ棟の屋根の建物を示す図である。It is a figure which shows the building of the roof of the near building displayed by the two-point perspective method. 寄せ棟の屋根の場合の屋根の傾斜を求める方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of calculating | requiring the inclination of the roof in the case of the roof of a group building. 2点透視法により表示された複雑な形状の建物の透視図である。It is a perspective view of the complex-shaped building displayed by the two-point perspective method. 図13の建物をワイヤフレーム表示した図である。It is the figure which displayed the building of FIG. 13 by the wire frame.

符号の説明Explanation of symbols

1 写真測量システム
2 バスライン
3 CPU(中央処理装置)
4 メモリ
5 外部記憶装置
6 入力インターフェイス
7 出力インターフェイス
8 キーボード
9 マウス
10 モニタ
11 プリンタ
12 デジタルカメラ
13 スキャナ
14 ビデオ
1 Photogrammetry system 2 Bus line 3 CPU (Central processing unit)
4 Memory 5 External storage device 6 Input interface 7 Output interface 8 Keyboard 9 Mouse 10 Monitor 11 Printer 12 Digital camera 13 Scanner 14 Video

Claims (2)

建物の直方体状部分の2つの側面が見える位置から撮影された一枚の写真画像にエッジ抽出処理を行って、建物のワイヤフレームを作成する第1のステップと、
前記ワイヤフレームをコンピュータのモニタ画面に表示する第2のステップと、
仮想的な空間座標系において設定した基準直方体の各頂点の座標値を、前記モニタ画面上に仮想的に設定した、左右2つの消失点を有する透視座標系上の座標値に座標変換して、前記基準直方体の透視図を前記モニタ画面上に前記建物のワイヤフレームと合成して表示する第3のステップと、
前記空間座標系に対して、前記基準直方体の向きを回転させる操作と、幅、高さ、奥行きの3方向の長さを伸縮させる操作と、前記透視座標系の左右両側2つの消失点の位置を移動させる操作とをそれぞれ行うことにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの直方体部分に、前記基準直方体の各稜線を一致させる第4のステップと、
前記モニタ画面上で前記建物のワイヤフレームの直方体部分と前記基準立方体の各稜線が一致したときの前記空間座標系に対する基準直方体の各頂点の座標値により、前記建物の直方体部分の前記空間座標系における位置を決定する第5のステップと、
前記空間座標系に対して、前記基準直方体の上面の周囲の稜線の一つを軸として前記上面を回転操作することにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの屋根部分に、前記基準直方体の上面を一致させる第6のステップと、
前記空間座標系に対する前記基準直方体上面の傾斜角度から前記建物の屋根の傾斜角度を決定する第7のステップからなることを特徴とする写真測量方法。
A first step of performing edge extraction processing on a single photographic image taken from a position where two side faces of a rectangular parallelepiped portion of the building can be seen to create a wireframe of the building;
A second step of displaying the wire frame on a computer monitor screen;
The coordinate value of each vertex of the reference cuboid set in the virtual spatial coordinate system is coordinate-converted into a coordinate value on the perspective coordinate system having two vanishing points on the monitor screen virtually set on the monitor screen, A third step of displaying a perspective view of the reference cuboid combined with the wire frame of the building on the monitor screen;
An operation for rotating the direction of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system, an operation for expanding / contracting the length in the three directions of width, height, and depth, and the positions of the two vanishing points on the left and right sides of the perspective coordinate system A fourth step of matching each ridge line of the reference rectangular parallelepiped with the rectangular parallelepiped portion of the wire frame of the building displayed on the monitor screen by performing an operation of moving
On the monitor screen, the spatial coordinate system of the rectangular parallelepiped portion of the building is determined by the coordinate value of each vertex of the reference rectangular parallelepiped relative to the spatial coordinate system when the rectangular parallelepiped portion of the wireframe of the building coincides with each ridgeline of the reference cube. A fifth step of determining a position at
By rotating the upper surface about one of the ridge lines around the upper surface of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system, the roof portion of the wire frame of the building displayed on the monitor screen A sixth step of matching the upper surfaces of the reference cuboids;
A photogrammetry method comprising a seventh step of determining an inclination angle of the roof of the building from an inclination angle of the upper surface of the reference rectangular parallelepiped with respect to the spatial coordinate system.
コンピュータに、建物の直方体状部分の2つの側面が見える位置から撮影された一枚の写真画像にエッジ抽出処理を行わせ、前記建物のワイヤフレームを作成させる第1のステップと、
前記ワイヤフレームを前記コンピュータのモニタ画面に表示させる第2のステップと、
前記コンピュータのメモリに記憶された仮想的な空間座標系において設定した基準直方体の各頂点の座標値を前記メモリから読み出し、前記モニタ画面上に仮想的に設定した、左右2つの消失点を有する透視座標系上の座標値に座標変換して、前記基準直方体の透視図を前記モニタ画面上に前記建物のワイヤフレームに合成して表示させる第3のステップと、
前記コンピュータの操作部の操作に応答して、前記空間座標系に対して、前記基準直方体の向きを回転させ、幅、高さ、奥行きの3方向の長さを伸縮させ、前記透視座標系の左右両側2つの消失点の位置を移動させて、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの直方体部分に、前記基準直方体の各稜線を一致させる第4のステップと、
前記モニタ画面上で前記建物のワイヤフレームの直方体部分と前記基準立方体の各稜線が一致したときの前記空間座標系に対する前記基準直方体の各頂点の座標値を前記メモリに記憶し、前記各座標値により、前記建物の直方体部分の空間座標系における位置を決定する第5のステップと、
前記操作部の操作に応答して、前記基準直方体の上面の周囲の稜線の一つを軸として前記上面を回転操作することにより、前記モニタ画面上に表示されている前記建物のワイヤフレームの屋根部分に、前記基準直方体の上面を一致させる第6のステップと、
前記モニタ画面上で、前記建物のワイヤフレームの屋根部分に前記基準直方体の上面が一致したときの前記空間座標系に対する前記基準直方体上面の傾斜角度を前記メモリに記憶し、前記傾斜角度により前記空間座標系における前記建物の屋根の傾斜角度を決定する第7のステップとを実行させることを特徴とする写真測量プログラム。
A first step of causing a computer to perform edge extraction processing on a single photo image taken from a position where two side surfaces of a rectangular parallelepiped portion of the building can be seen, and to create a wireframe of the building;
A second step of displaying the wire frame on a monitor screen of the computer;
A perspective view having two vanishing points left and right virtually read from the memory of the coordinates of the vertices of the reference rectangular parallelepiped set in the virtual spatial coordinate system stored in the memory of the computer and set on the monitor screen A third step of converting the coordinate value into a coordinate value on a coordinate system, and displaying the perspective view of the reference rectangular parallelepiped on the monitor screen in combination with the wire frame of the building;
In response to the operation of the operation unit of the computer, the direction of the reference cuboid is rotated with respect to the spatial coordinate system, and the length in three directions of width, height, and depth is expanded and contracted. A fourth step of moving the positions of the two vanishing points on both the left and right sides to match each ridge line of the reference rectangular parallelepiped to the rectangular parallelepiped portion of the wire frame of the building displayed on the monitor screen;
The coordinate values of the vertices of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system when the rectangular parallelepiped portion of the wireframe of the building and the ridge lines of the reference cube coincide with each other on the monitor screen are stored in the memory. To determine the position of the rectangular parallelepiped portion of the building in the spatial coordinate system,
In response to the operation of the operation unit, the roof of the wire frame of the building displayed on the monitor screen by rotating the upper surface around one of the ridgelines around the upper surface of the reference cuboid A sixth step of aligning the upper surface of the reference cuboid with a portion; and
On the monitor screen, an inclination angle of the upper surface of the reference cuboid with respect to the spatial coordinate system when the upper surface of the reference cuboid coincides with the roof portion of the wire frame of the building is stored in the memory, and the space is determined by the inclination angle. And a seventh step of determining an inclination angle of the roof of the building in the coordinate system.
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